榫槽成型半自动切削机(机械设计)
更新时间:2024-01-07 02:23:01 阅读量: 教育文库 文档下载
机械原理 说明书 课程设计 设 计 题 目:榫槽成型半自动切削机
机械工程及自动化专业 **********
设 计 者:********** 学 号:************ 指 导 老 师:**********
****年 ****月****日
目 录
一、 功能及原理……………………………………………………2 二、 工艺动作过程…………………………………………………2 三、 优点……………………………………………………………2 四、 原始数据及设计要求…………………………………………3 五、 功能分解………………………………………………………4 六、 运动转换框图…………………………………………………5 七、 执行机构的选择与比较………………………………………5 八、 原动件的选择…………………………………………………6 九、 机械运动方案的拟定与比较…………………………………7 十、 传动机构的执行与比较………………………………………8 十一、运动示意图……………………………………………………9 十二、运动循环图……………………………………………………10 十三、执行机构的计算………………………………………………11 参考文献………………………………………………………………12 心得体会………………………………………………………………13 凸轮机构程序…………………………………………………………14
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榫槽成型切削机的
功能和设计说明
一、功能及原理
榫槽成型机为木工机械,其功能就是将木质长方形块切削出榫槽。木料进入工作台后,夹料装置将其夹紧,右端面用铣刀切平,退出铣刀,松开工件,右边推杆推动工件向左直线移动,通过固定的榫槽刀,在工件的全长上开出榫槽。推杆把工件推出集收,随后复位等待下一个工件。
二、工艺动作过程
? 进料 ? 夹紧 ? 铣端面 ? 退刀、松工件 ? 推向榫槽刀成型 ? 推出集收并复位
三、优点
1、质量可靠
该机械专为小型木料加工榫槽设计,如此小的工件很难手工完成切削榫槽的任务。使用中的木料榫槽需要尽可能的尺寸统一,人工做也很难满足这点要求。机械加工时,正常情况下可以满足上述要求,配以适时的保修,即可保证一定的精度。
2、提高工作效率
很显然,该机械所加工的木料尺寸极小,人工加工则更显得烦琐和困难。然
2
而木料的装配中经常使用到这种微小工件,该榫槽切削机可帮助工人大大提高工作效率。
3、机械简单运输方便
整个加工结构十分简单,满足了工人需要,设计时又注意到了内部工作构件的简单化。这样设计,为意外损坏后的维修提供了方便。机械的整体尺寸比较精小轻便,工人可携带至任意工作场所。
四、原始数据及设计要求
1、推杆在推动工件切学榫槽过程中,要求工件近似等速运动; 2、室内工作,载荷有轻微冲击;
3、原动机为三相交流电动机,使用期限为10年,每年工作300天,每天工作16小时,每半年做一次保养,大修期为3年。 4、原始数据见下表(单位:mm): X 50 Y 225 H 10 L 70 L2 30 L3 70 L4 30 L5 20 L6 18 L7 20 3
工 件5、设计数据:
推杆工作载荷F1= 2000 N;(本机械理论可达2275N) 端面切刀工作载荷F2= 10000 N;(本机械理论可达12000N) 生产率= 10 (件/min)
五、功能分解
送料夹紧 主动轮带动压紧凸轮转动 凸轮转动挤压压杆产生竖直位移 压杆压紧工件 4
榫槽成型 切削机
铣切 端面 工件压紧后,铣刀凸轮转动 凸轮转动推动铣刀向下铣切工件右端面 松开工件,推向榫槽刀 铣刀凸轮回程,压杆凸轮回程 推杆将工件推向榫槽刀 工件通过刀具切出榫槽被推出集收, 复位 推杆退回,一个生产周期完成 在送料及夹紧机构中,摩擦凸轮、压杆等机构根据它运动特点提供间歇动力,实现间歇夹紧,靠压杆弹簧和凸轮回程实现松开木料的过程。
在铣刀推切端面过程中,与压杆固定木料原理相似。退刀时,先退刀再松开压杆,推杆到来时确保铣刀已退出,防止意外撞击。
在推切机构中,木料通过榫槽刀进行切削,主动轮以曲柄摇杆带动推杆推动木料。使用曲柄摇杆的急回特性,在推程时低速保证输出功率,复位时高速返回以提高效率。
六、运动转换框图
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七、执行机构的选择与比较
夹紧机构 切削机构 推杆机构
A B C 凸轮+弹簧压杆 凸轮 凸轮 蜗轮蜗杆 杆组 杆组 通过对以上几十种方案的严密分析,剔除明显不合格的,再通过对它们是否能满足预定轨迹的运动要求的进一步分析,以及对运动链机构顺序是否合理,运动精确度,制造难易,成本高低,是否满足环境,动力源,生产条件等的再次考虑可知:
凸轮机构只具有几个很少的活动构件,并且占据的空间较小,是一种结构非常简单,紧凑的机构。其从动件的运动取决于其轮廓线的形状,只要适当设计该轮廓线,就可以获得定期的运动规律。其缺点是:凸轮廓线与从动件之间是点或线的接触,易与磨损,故只能用于传动力不是太大的场合。
蜗轮蜗杆的结构具有可靠的自锁作用,在压紧木料的机构中可以考虑使用。但在本机械设计中,整个机械体积较小,工作载荷不大,引入蜗轮蜗杆势必加大机构的复杂性。
曲柄滑块机构结构简单,种类繁多,在运动中有可能会出现急回现象,并且使运动轨迹得不到保障,减小了效率。所占用的空间相对于以上两种机构,明显较大。
综上,可供选择的方案: 方案1:A1+B1+C1 方案2:A1+B2+C1
本次设计中要求工作平稳以及噪声小,并且结构紧凑,对承载能力的要求也不是很高,所以可以选择凸轮配合弹簧压杆来实现木料的夹紧和释放,采用曲柄导杆滑块机构控制端面铣刀的工作位置,利用曲柄摇杆,摇杆再以导杆滑块的形式推动木料进刀。
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八、原动件的选择
原动件是机械系统中的驱动部分。在榫槽成型切削机的设计中,要求原动件连续转动,而且噪音应该尽量小,故选择电动机。它的输出功率大,输出刚度硬,同时也可以便捷地调速。如果使用交流电动机,它还有反转性能。通常是单向回转的。需要采用反向开关,或特殊电路反向,简单可行。通过对机构的分析,电动机的相关功率,电源,频率等的综合考虑,最终选择的电动机为:Y90S—6型。功率为0.75KW,转速为910转每分钟。通过计算可知,每完成一个榫槽的切削需要6秒钟。
九、机械运动方案的拟定与比较。
夹紧机构 切削机构 推杆机构
各个运动机构如下所示:
A B C 凸轮+弹簧压杆 凸轮 凸轮 蜗轮蜗杆 曲柄滑块 杆组 7
曲柄滑块
凸轮 蜗轮蜗杆
执行机构的形态学矩阵:
由图可知,共有N=2*2*2=8 种方案。
方案选择
该方案以齿轮传动为主,再加以凸轮,杆组共同作用,其工作原理如下: 送料夹紧机构:通过凸轮的推程推动压杆,为防止夹具与木料的刚性接触而损伤木料表面,故在夹具钢板下加2mm防滑海绵垫;
铣切机构:木料固定,轮上曲柄转动带动铣刀向下铣切木料端面;
上述步骤完成后,曲柄继续转动以退铣刀,压紧凸轮开始回程,靠弹簧弹力
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松开木料;
推杆机构:在主动轮的带动下,以曲柄摇杆推木料向榫槽刀移动,使全长切完后推出加工好的木料,复位时摇杆急回而提高了效率。
该方案中,弹簧凸轮结构紧凑,而且噪声比较小。靠齿轮传动,使得空间变得紧凑,从而使整个机械轻便、快捷。
方案二中用到的凸轮,其运动轨迹难以测控,它必须和压杆凸轮、推杆运动相关联。
综上所述,方案一为佳。
十、传动机构的执行与比较
电动机与主轴的连接可以通过带轮传动,也可以通过圆柱齿轮传动。 压紧机构与主轴的连接可以通过带轮机构进行传动,亦可用齿轮进行传动。 铣切机构则可以采用带轮或齿轮传动。 推杆机构的传动可以采用连杆。
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 方案一 蜗轮蜗杆传动 齿轮传动 齿轮传动 连杆机构 方案二 齿轮传动 带轮传动 带轮传动 连杆机构
方案三 带轮传动 带轮传动 齿轮传动 连杆机构 方案四 齿轮传动 齿轮传动 齿轮传动 连杆机构 蜗轮蜗杆传动可以实现较大的传动比(可达500以上),传动平稳,无噪声,传动效率较低(一般为0.7-0.8)。带轮的传动可以实现中心距较大的两轴间的传动,结构简单,维护方便,成本低廉,冲击力小,传动平稳,噪音小,过载时打滑,有保护安全作用。缺点是 存在打滑现象,传动比不恒定,传动效率低,寿命较短,轴和轴承上受压力较大。齿轮传动具有传递动力大,效率高,寿命长,传动平稳可靠等,但要求精度较高,成本也较高。连杆机构可以实现变向运动,曲柄摇杆亦可完成转动变移动的急回运动形式。
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凸轮机构程序
#include
double change1(double theta) { theta=theta*pi/180; if(theta>=(2*pi)) theta-=(2*pi); else if(theta<0) theta+=(2*pi); return theta; }
double change2(double theta) { theta=theta*180/pi; if(theta>=360) theta-=360; else if(theta<0) theta+=360; return theta; }
void main() {
double rb,thetat,thetah,h,w,thetas1; double fi,s,v,a,k1,rf,x,y; cout<<\基圆:\ cout<<\推程角:\ cout<<\回程角:\ cout<<\停歇角:\ cout<<\从动杆高度:\ cout<<\角速度:\ double t; for(fi=0;fi 15 y=(rb+s)*cos(t)-k1*sin(t); cout<<\ cout<<\ cout<<\ cout<<\ cout<<\ cout<<\ cout< for(fi=thetat;fi cout<<\ cout<<\ cout<<\ } } cout<<\t=change1(fi); x=(rb+s)*sin(t)+k1*cos(t); y=(rb+s)*cos(t)-k1*sin(t); cout<<\cout<<\cout<
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